窒素固定と硝化の違いは何ですか

NS 主な違い 窒素固定と硝化の間は 窒素固定は窒素ガス（N₂）硝化はアンモニウムイオン（NH）の変換であるのに対し、窒素含有物質への変換⁴⁺）亜硝酸塩（NO^2-）および硝酸塩（NO^3-). さらに、窒素固定は、大気中、工業的、または生物学的プロセスを通じて発生する可能性がありますが、硝化は土壌中の細菌やその他の硝化細菌によって実行されます。さらに、窒素循環では、窒素固定が最初のステップであり、大気中の窒素をアンモニウムイオンに固定し、硝化は次のステップでアンモニウムイオンを亜硝酸に変換します。

窒素固定と硝化は、窒素循環の2つのプロセスです。

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窒素固定とは

窒素固定は窒素循環の最初のステップであり、大気中の窒素をアンモニウムイオンに変換します。一般的に、地球の大気の80％には窒素ガスが含まれています。それでも、窒素は大気中の窒素を吸収できないため、一次生産者にとって制限的な栄養素です。したがって、窒素循環は、大気中の窒素を窒素物質に変換する役割を果たします。窒素物質は、一次生産者が容易に吸収することができます。

図1：窒素循環

さらに、窒素循環では、自由生活生物と共生生物の両方が窒素の固定を受けます。重要なことに、これらの窒素固定生物はすべて同様の特徴を共有しています。それは、それらすべてが同じ酵素複合体であるニトロゲナーゼを持っているということです。また、この酵素複合体は、窒素ガスのアンモニア（NH3）への還元を触媒します。

さらに、好気性である自由生活窒素固定細菌の例には、シュードモナス、アゾトバクター、メチロモナス、アルカリゲネス、およびチオバチルスが含まれる。また、ネンジュモとアナベナは、好気性で窒素を固定する自由生活のシアノバクテリアです。一方、窒素を固定する自由生活嫌気性生物には、メタノサルシナ、メタノコッカス、チャロマチウム、クロロビウム、デスルフォビブリオ、クロストリジウムなどがあります。さらに、リゾビウムとフランキアはマメ科植物の根粒に生息し、窒素を固定する共生細菌です。

窒素循環は窒素固定の生物学的プロセスですが、ハーバーボッシュプロセスは業界における窒素固定の方法です。また、窒素の大気固定は、巨大な稲妻のエネルギーが窒素分子を破壊し、それらの原子が酸素と結合して窒素酸化物を形成することを可能にする、窒素固定の3番目の方法です。しかし、これらの窒素酸化物は雨の中で溶解し、地球に運ばれる硝酸塩を形成します。

硝化とは何ですか

硝化は窒素循環の第2段階であり、アンモニウムイオンを亜硝酸塩と硝酸塩に変換します。重要なことに、バクテリアは硝化を実行します。ただし、このプロセスは、異なる細菌によって実行される2つの結果として生じるサブステップで発生します。最初のサブステップはアンモニアの亜硝酸塩への変換であり、2番目のサブステップは亜硝酸塩の硝酸塩への変換です。ここで、最初のサブステップは、アンモニアの亜硝酸塩への酸化です。また、Nitrosomonas、Nitrosospira、Nitrosococcusなどの好気性アンモニア酸化剤がこの最初のサブステップを実行します。何よりも、アンモニアモノオキシゲナーゼはアンモニアをヒドロキシルアミンに変換し、次に酵素であるヒドロキシルアミンオキシドレダクターゼの作用によって亜硝酸塩に変換されます。

図2：窒素循環の化学反応

窒素固定と硝化の類似点

窒素固定と硝化の違い

意味

窒素固定とは、特に特定の微生物によって、大気中の窒素を有機化合物に同化させる窒素循環の化学プロセスを指します。他方、硝化は、アンモニアまたはアンモニウムの亜硝酸塩への生物学的酸化と、それに続く亜硝酸塩の硝酸塩への酸化を指す。

意義

窒素固定は窒素ガスのアンモニアへの変換であり、硝化はアンモニウムの亜硝酸塩と硝酸塩への変換です。

プロセスの種類

窒素固定は、大気中、工業的、または生物学的プロセスを通じて発生する可能性がありますが、硝化は土壌中の細菌やその他の硝化細菌によって実行されます。

窒素循環において

窒素固定は大気中の窒素をアンモニウムイオンに固定する最初のステップであり、硝化はアンモニウムイオンが亜硝酸塩に変換される次のステップです。

微生物

シアノバクテリアなどの窒素固定土壌細菌とリゾビウムなどの根粒菌に生息する細菌が窒素固定に関与し、ニトロソモナスやニトロバクターなどの硝化細菌が硝化に関与します。

結論

窒素固定は、大気中の窒素を植物が吸収できる窒素物質に変換するプロセスです。したがって、窒素循環では、大気中の窒素がアンモニウムイオンに変換されます。また、シアノバクテリアを含む土壌細菌とリゾビウムを含む根粒内の共生細菌は窒素固定を受けます。一方、硝化は窒素循環の第2段階であり、アンモニウムイオンを亜硝酸塩と硝酸塩に変換します。また、ニトロソモナスとニトロバクターは硝化に関与する硝化細菌の2つのタイプです。したがって、窒素固定と硝化の主な違いは、変換のタイプとプロセスに関与する微生物のタイプです。